相似三角形的性质

📘 相似·
⭐⭐
·对应边成比例、面积比

🎯 学习目标

  • 理解相似三角形的定义及其对应边成比例的性质
  • 掌握相似三角形面积比与相似比之间的关系
  • 能运用相似三角形的性质解决实际问题

📚 核心概念

相似三角形是指形状相同但大小不一定相同的两个三角形。它们的对应角相等,对应边成比例。这个比例称为相似比(也叫相似系数)。如果△ABC ∽ △DEF(读作“三角形ABC相似于三角形DEF”),那么有:

  • 对应角相等:∠A = ∠D,∠B = ∠E,∠C = ∠F;
  • 对应边成比例:ABDE=BCEF=CAFD=k\frac{AB}{DE} = \frac{BC}{EF} = \frac{CA}{FD} = k,其中 kk 是相似比。

此外,相似三角形的面积比等于相似比的平方。也就是说,若相似比为 kk,则面积比为 k2k^2。例如,若两个相似三角形的相似比是 2:12:1,那么它们的面积比就是 22:12=4:12^2 : 1^2 = 4:1

这一性质在解决几何问题、测量不可直接到达的距离(如树高、河宽)时非常有用。

📝 关键公式

  • 对应边成比例:若 △ABC ∽ △DEF,则 ABDE=BCEF=CAFD=k\frac{AB}{DE} = \frac{BC}{EF} = \frac{CA}{FD} = k

    • 示例:若 AB = 6 cm,DE = 3 cm,则相似比 k=63=2k = \frac{6}{3} = 2
  • 面积比 = 相似比的平方:若相似比为 kk,则 SABCSDEF=k2\frac{S_{\triangle ABC}}{S_{\triangle DEF}} = k^2

    • 示例:若相似比为 3,则面积比为 32=93^2 = 9,即大三角形面积是小三角形的 9 倍。

💡 经典例题

例题1(基础):已知 △ABC ∽ △DEF,AB = 8 cm,DE = 4 cm,△DEF 的面积是 6 cm²,求 △ABC 的面积。

  1. 先求相似比:k=ABDE=84=2k = \frac{AB}{DE} = \frac{8}{4} = 2
  2. 面积比为 k2=22=4k^2 = 2^2 = 4
  3. 所以 △ABC 的面积 = 4×6=244 \times 6 = 24 cm²。

:△ABC 的面积是 24 cm²。


例题2(进阶):如图,△ABC 中,DE ∥ BC,且 AD:DB = 2:3。若 △ADE 的面积为 8 cm²,求四边形 DECB 的面积。

  1. 因为 DE ∥ BC,所以 △ADE ∽ △ABC(AA相似)。
  2. AD:AB = AD:(AD + DB) = 2:(2+3) = 2:5,故相似比 k=25k = \frac{2}{5}
  3. 面积比为 k2=(25)2=425k^2 = \left(\frac{2}{5}\right)^2 = \frac{4}{25}
  4. 设 △ABC 面积为 SS,则 8S=425\frac{8}{S} = \frac{4}{25},解得 S=8×254=50S = 8 \times \frac{25}{4} = 50 cm²。
  5. 四边形 DECB 面积 = △ABC 面积 − △ADE 面积 = 508=4250 - 8 = 42 cm²。

:四边形 DECB 的面积是 42 cm²。

⚠️ 易错点

  • 混淆相似比和面积比:学生常误认为面积比等于相似比,而实际上面积比是相似比的平方。避免方法:牢记“边比是 kk,面积比是 k2k^2”。

  • 对应边找错:在写比例式时未按对应顺序(如把 AB 和 EF 对应)。避免方法:先标出对应角,再确定对应边。

  • 忽略相似的前提条件:不是所有看起来“差不多”的三角形都相似。避免方法:必须验证对应角相等或满足相似判定定理(如 AA、SAS、SSS)。

  • 在平行线截三角形问题中算错整体边长比例:如 AD:DB = 2:3,误以为 AD:AB = 2:3。避免方法:画图标注,明确 AB = AD + DB,所以 AD:AB = 2:5。

💡 例题

1

一张三角形纸片的底边ABCABC12 cm12\text{ cm}。将纸片沿一条与底边平行的折痕DEDE向下折叠,折后在底边下方露出的三角形面积是原三角形ABC.ABC.面积的16%16\%。求DE,DE,的长度(单位:cm)?

  1. 设折叠后三角形两边与底边的交点为XXYY,原顶点CC折叠后落在点ZZ
  2. 已知下方露出的三角形XYZ\triangle XYZ的面积是原三角形ABC.\triangle ABC.面积的16%16\%
  3. 因为折痕【MATH_2】与底边平行,且折叠前后对应角相等,所以ACB\triangle ACBXZY,\triangle XZY,相似。
  4. 相似图形面积比等于边长比的平方,因此边长比为√0.16=(0.4)20.16=(0.4)^2 = 0.40.4
  5. 作原三角形ACB\triangle ACB从顶点CC到底边ABAB的高,垂足为PP,该高经过折痕于点QQ,并延长至点Z.Z.
  6. 底边总长为【MATH_1】,由相似比例可得【MATH_5】 = 【MATH_1】 × 【MATH_26】。
2

在三角形ABC\triangle ABC内部任取一点PP,过该点作三条直线,分别平行于三角形ABC\triangle ABC的三边,得到图中三个小三角形t1t_{1}t2t_{2}t3t_{3},它们的面积分别为44994949。求三角形ABC\triangle ABC的面积。

  1. 过点PP作的三条平行线,使四个三角形都相似(依据AAAA判定法)。
  2. 大三角形任意一边的长度,等于对应方向上三个小三角形该边长度之和。
  3. 利用相似图形的性质:面积比等于对应边长比的平方(即K=absinC2K = \dfrac{ab\sin C}{2}),可得各小三角形与大三角形的边长比例关系为2x, 3x, 7x2x,\ 3x,\ 7x
  4. 因此,大三角形对应边长为12x12x,面积为122=14412^2 = \boxed{144}

✏️ 练习

1

四边形ABCDABCD中,∠BB和∠CC是直角,ABCBCD\triangle ABC \sim \triangle BCDAB>BCAB > BC。点EE在四边形ABCDABCD内部,满足ABCCEB\triangle ABC \sim \triangle CEB,且△AED\triangle AED的面积是△CEB\triangle CEB面积的1717倍。求ABBC\tfrac{AB}{BC}(A) 1+2(B) 2+2(C) 17(D) 2+5(E) 1+23\textbf{(A) } 1+\sqrt{2} \qquad \textbf{(B) } 2 + \sqrt{2} \qquad \textbf{(C) } \sqrt{17} \qquad \textbf{(D) } 2 + \sqrt{5} \qquad \textbf{(E) } 1 + 2\sqrt{3}

2

在三角形ABCABC中,AB=20AB=20AC=11AC=11。∠A\angle A的角平分线交BCBC于点DD,点MMADAD的中点。设PPACACBMBM的交点。则CPCPPAPA的比值可表示为mn\dfrac{m}{n}的形式,其中mmnn是互质的正整数。求m+nm+n

3

两个相似的直角三角形,面积分别是6平方英寸和150平方英寸。小三角形的斜边长5英寸。大三角形两条直角边的长度之和是多少?

4

两个三角形相似,它们的面积比是1:4。如果小三角形的高是3厘米,那么大三角形对应的高是多少厘米?

5

一个正六棱锥被两个平行于底面的平面截得两个横截面,面积分别为2163216\sqrt{3}平方英尺和4863486\sqrt{3}平方英尺。这两个平面相距88英尺。较大的横截面距离锥顶多少英尺?